Softwheel – Rad-integrierte Dämpfung für Aktiv- Rollstühle

Ulf Hottung | 18. Juli 2019

Hoher Nutzerkomfort durch optimierte Dämpfung

In diesem Beitrag geht es um ein Thema, das, neben dem Gewicht, das zweite beherrschende Kriterium für die Gestaltung eines Rollstuhls darstellt: der Komfort für den Nutzer. Vor allem für manuelle Rollstühle. Beide Kriterien sind nicht nur wichtig, sondern beeinflussen sich auch gegenseitig.

Im Rollstuhl sichern nicht nur die Sitzschalen und das Sitzkissen den Komfort, auch das Fahrwerk spielt eine große Rolle. Gefederte Varianten manueller Rollstühle sind aber selten und vieles bleibt den größeren und schwereren E-Rollstühlen vorbehalten. Der manuelle Rollstuhl ist prinzipbedingt ein Kompromiss zwischen Gewicht und Komfort, auch im Alltag des Nutzers.

Der Aktiv- oder Adaptiv-Rollstuhl: das ATV des Nutzers

Der per Armkraft zu bedienende Rollstuhl stellt die flexiblere aber, in Bezug auf Zusatzausstattungen, minimierte Lösung unter den Rollstühlen dar. Einstellungen finden meist nur einmal nutzer-bezogen statt. Denn das Gewicht muss ohne zusätzlichen E-Antrieb zu bewältigen sein. Der Allround-Rollstuhl in diesem Bereich nennt sich Aktiv- oder Adaptiv-Rollstuhl.

Dieser Rollstuhl soll ein Werkzeug sein, das dem Nutzer im Alltag größtmögliche Mobilität bietet und annähernd jedes Terrain beherrscht.

Um das zu erreichen, sollte die Konstruktion möglichst kompakt, leicht und komfortabel, aber auch stabil sein. Deshalb findet man neben Stahl- und Aluminium auch sehr hochwertige Werkstoffe, wie etwa Flugzeug-Aluminium, Titan oder Kohlefaser-Bauteile in den Strukturen. Kunststoffe werden ebenfalls aufgrund der Korrosionsbeständigkeit, der einfachen Formgebung und des niedrigen Gewichtes, sehr häufig eingesetzt.

Besondere Anforderungen an Aktivrollstühle

Durch die angestrebte universelle Eignung stellen u.a. die Umwelteinflüsse im Betrieb hohe Ansprüche an die verwendeten Komponenten. Durch den Innen- und Ausseneinsatz des Aktiv-Rollstuhles ist er, wie alle anderen Fahrzeuge auch, der Witterung und besonders stark Sand, Staub, Regen, Schnee und Salz ausgesetzt.

Dazu müssen ein sicheres Fahrverhalten und größtmögliche Wendigkeit gegeben sein. Das Chassis soll hinreichend flexibel Stöße abfangen und dämpfen können, muss aber ebenso steif genug sein, um auch sicher fahren zu können. Dabei bleibt das Gewicht entscheidend. Es muss ein Kompromiss eingegangen werden.

Radintegrierte Dämpfung als Quantensprung für den Komfort

Für unseren Kunden, die Firma Softwheel LTD aus Israel, war bereits ganz am Anfang ihrer Überlegungen zur Komfortverbesserung des manuellen Rollstuhles klar:

Lösungen mit größeren Baugruppen, z.B. mit Schwingarmen oder zusätzlichen Hilfsrahmen, sind nicht möglich. Der Platzbedarf und das Gewicht würden sich zu stark erhöhen und damit die Nutzbarkeit einschränken. Zusätzlich hatte man sich auf Nachrüstbarkeit an bestehenden Rollstühlen festgelegt und wollte, mit nur minimalen Änderungsaufwand für den Kunden, allen Anforderungen Rechnung tragen. So entstand das „weiche“ Rad.

Die Funktionsweise des Softwheels

Der einzig mögliche Weg war die Dämpfung in das Innere des Rades zu integrieren. Diese Lösung wurde von Softwheel konsequent und unter strenger Beachtung des Gewichtes abgestimmt. So wiegt das komplette Rad bei 130 kg Traglast nur ca. 1,9 kg.

Der Wechsel eines Standardrades gegen ein Softwheel geschieht durch einfaches Umstecken.

Zentrale Elemente des Softwheels sind die drei Dämpfungselemente, die mit je 120° Versatz in geringem Radius um die Nabe herum angeordnet sind. Sie zentrieren das Rad und stellen es vollautomatisch in die Ausgangslage zurück, wenn ein Hindernis überwunden ist. Die Felge und auch der Handkranz bleiben steif und behalten die Kontur. Zusätzlich nehmen die Dämpfungselemente auch Seitenkräfte, z.B. durch die Sturzeinstellung, sehr gut auf.

Die geometrische Auslegung der einzelnen Dämpfer-Aufhängungen an Nabe und Felge, sowie der innere Aufbau der Dämpfer stellen sicher, dass möglichst viel Energie in die Fahrbewegung zurückfliesst. In Kombination mit sehr guten Reibwerten der Aufhängungspunkte geht so nur wenig Energie verloren.

Das das Thema Gewicht hohe Priorität hatte, sieht man auch an der Materialauswahl der metallischen Bauteile. Man bevorzugt Flugzeug-Aluminium, womit sich durch die höhere Festigkeit geringere Wandstärken erzielen lassen. Der Korrosionsschutz lässt sich ebenfalls gut realisieren.

Die gesamte Konstruktion berücksichtigt die Umwelteinflüsse

Bedingt durch die Einsatzbedingungen müssen nicht nur die hochwertigen und robusten Oberflächen die Anforderungen „Aussen- und Inneneinsatz“, „Schmutz“, „Feuchtigkeit“, „Gewicht“, „Wartungsfreiheit“ und Zuverlässigkeit erfüllen. Ebenso gilt dies auch für die Lagerstellen an den Stoßdämpfern. Aufgrund der Kinematik erforderlich, sind die Lagerstellen der Dämpfer exponiert angeordnet. Hierdurch sind sie den Umwelteinflüssen ebenso ausgesetzt wie die Oberflächen des Softwheels.

Vorherige Erfahrungen aus dem Fahrradbereich, wo iglidur Gleitlager z.B. in Schaltwerken, Bremsen und Gabeln eingesetzt werden, waren das entscheidende Argument beim Kunden für einen Test mit iglidur Gleitlagern auf Kunststoff. Daneben wurden auch andere Materialien und Gleitlagersysteme getestet.

Schlußendlich konnten nur iglidur W300 Bund-Gleitlager, wie die Vergleichstests beim Kunden mit den anderen Gleitlagern zeigten, die gestellten Anforderungen erfüllen.  

Durch ihre geringen Wandstärken sparen sie zusätzlich Bauraum und die sehr guten Reibwerte im Trockenlauf und vor allem die extreme Verschleißfestigkeit, konnten die Firma Softwheel in allen Aspekten für die Schwenkbewegungen der Stoßdämpfer überzeugen. In Sachen Gewicht ist Kunststoff ohnehin nicht zu schlagen.

Mittlerweile kommt die 3. Generation des Rades auf den Markt und nach wie vor vertraut man iglidur W300 Gleitlagern in den Aufhängen.

Lineare Bewegungen der aus Flugzeugaluminium hergestellten Dämpfer werden ebenso wartungs- und schmierungsfrei mit iglidur Werkstoffen gelagert und diese sorgen mit Ihren guten Eigenschaften, auch auf Nicht-Stahl Gegenlaufpartnern, für die konsequente Umsetzung der Wartungsfreiheit und des Leichtbaus.